Vinil asetat (VAc), juga dikenal sebagai vinil asetat atau vinil asetat, adalah cairan transparan tidak berwarna pada suhu dan tekanan normal, dengan rumus molekul C4H6O2 dan berat molekul relatif 86,9.VAc, sebagai salah satu bahan baku organik industri yang paling banyak digunakan di dunia, dapat menghasilkan turunan seperti resin polivinil asetat (PVAc), polivinil alkohol (PVA), dan poliakrilonitril (PAN) melalui polimerisasi mandiri atau kopolimerisasi dengan monomer lain.Turunan ini banyak digunakan dalam konstruksi, tekstil, permesinan, obat-obatan, dan pembenah tanah.Karena pesatnya perkembangan industri terminal dalam beberapa tahun terakhir, produksi vinil asetat menunjukkan tren peningkatan dari tahun ke tahun, dengan total produksi vinil asetat mencapai 1970kt pada tahun 2018. Saat ini, karena pengaruh bahan baku dan proses, jalur produksi vinil asetat terutama mencakup metode asetilena dan metode etilen.
1、Proses asetilen
Pada tahun 1912, F. Klatte, seorang Kanada, pertama kali menemukan vinil asetat menggunakan asetilena dan asam asetat berlebih di bawah tekanan atmosfer, pada suhu berkisar antara 60 hingga 100 ℃, dan menggunakan garam merkuri sebagai katalis.Pada tahun 1921, Perusahaan CEI Jerman mengembangkan teknologi sintesis fase uap vinil asetat dari asetilena dan asam asetat.Sejak itu, para peneliti dari berbagai negara terus mengoptimalkan proses dan kondisi sintesis vinil asetat dari asetilena.Pada tahun 1928, Perusahaan Hoechst Jerman mendirikan unit produksi vinil asetat 12 kt/a, mewujudkan produksi vinil asetat skala besar secara industri.Persamaan pembuatan vinil asetat dengan metode asetilena adalah sebagai berikut:
Reaksi utama:

Efek samping:

Metode asetilena dibagi menjadi metode fase cair dan metode fase gas.
Keadaan fase reaktan dari metode fase cair asetilena adalah cair, dan reaktornya adalah tangki reaksi dengan alat pengaduk.Karena kekurangan metode fase cair seperti selektivitas yang rendah dan banyaknya produk samping, saat ini metode ini telah digantikan oleh metode fase gas asetilena.
Menurut berbagai sumber pembuatan gas asetilena, metode fase gas asetilena dapat dibagi menjadi metode gas asetilena Borden dan metode karbida asetilena Wacker.
Proses Borden menggunakan asam asetat sebagai adsorben, yang sangat meningkatkan tingkat pemanfaatan asetilena.Namun jalur proses ini secara teknis sulit dan memerlukan biaya tinggi, sehingga metode ini memiliki keunggulan di wilayah yang kaya akan sumber daya gas alam.
Proses Wacker menggunakan asetilena dan asam asetat yang dihasilkan dari kalsium karbida sebagai bahan baku, menggunakan katalis dengan karbon aktif sebagai pembawa dan seng asetat sebagai komponen aktif, untuk mensintesis VAc pada tekanan atmosfer dan suhu reaksi 170~230 ℃.Teknologi prosesnya relatif sederhana dan biaya produksinya rendah, namun terdapat kekurangan seperti mudahnya hilangnya komponen aktif katalis, stabilitas yang buruk, konsumsi energi yang tinggi, dan polusi yang besar.
2、Proses etilen
Etilena, oksigen, dan asam asetat glasial adalah tiga bahan baku yang digunakan dalam sintesis etilen pada proses vinil asetat.Komponen aktif utama katalis biasanya merupakan unsur logam mulia golongan kedelapan, yang direaksikan pada suhu dan tekanan reaksi tertentu.Setelah proses selanjutnya, produk target vinil asetat akhirnya diperoleh.Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:
Reaksi utama:

Efek samping:

Proses fase uap etilen pertama kali dikembangkan oleh Bayer Corporation dan dimasukkan ke dalam produksi industri untuk produksi vinil asetat pada tahun 1968. Jalur produksi masing-masing didirikan di Hearst dan Bayer Corporation di Jerman dan National Distillers Corporation di Amerika Serikat.Ini terutama paladium atau emas yang dimuat pada penyangga tahan asam, seperti manik-manik gel silika dengan radius 4-5 mm, dan penambahan sejumlah kalium asetat, yang dapat meningkatkan aktivitas dan selektivitas katalis.Proses sintesis vinil asetat menggunakan metode USI fase uap etilen mirip dengan metode Bayer, dan terbagi menjadi dua bagian: sintesis dan distilasi.Proses USI mencapai penerapan industri pada tahun 1969. Komponen aktif katalis terutama paladium dan platinum, dan bahan pembantu adalah kalium asetat, yang didukung pada pembawa alumina.Kondisi reaksinya relatif ringan dan katalisnya mempunyai masa pakai yang lama, namun hasil ruang-waktunya rendah.Dibandingkan dengan metode asetilena, metode fase uap etilen telah mengalami kemajuan pesat dalam teknologi, dan katalis yang digunakan dalam metode etilen terus meningkat dalam aktivitas dan selektivitas.Namun kinetika reaksi dan mekanisme deaktivasinya masih perlu dikaji.
Produksi vinil asetat dengan metode etilen menggunakan reaktor unggun tetap berbentuk tabung yang diisi dengan katalis.Gas umpan memasuki reaktor dari atas, dan ketika bersentuhan dengan lapisan katalis, reaksi katalitik terjadi untuk menghasilkan produk target vinil asetat dan sejumlah kecil produk sampingan karbon dioksida.Karena sifat reaksi yang eksotermik, air bertekanan dimasukkan ke dalam sisi cangkang reaktor untuk menghilangkan panas reaksi dengan menggunakan penguapan air.
Dibandingkan dengan metode asetilena, metode etilen memiliki karakteristik struktur perangkat yang kompak, output yang besar, konsumsi energi yang rendah, dan polusi yang rendah, serta biaya produk yang lebih rendah dibandingkan metode asetilena.Kualitas produk lebih unggul, dan situasi korosi tidak serius.Oleh karena itu, metode etilen secara bertahap menggantikan metode asetilena setelah tahun 1970an.Menurut statistik yang tidak lengkap, sekitar 70% VAc yang diproduksi dengan metode etilen di dunia telah menjadi metode produksi VAc yang utama.
Saat ini, teknologi produksi VAc tercanggih di dunia adalah Leap Process milik BP dan Vantage Process milik Celanese.Dibandingkan dengan proses etilen fase gas unggun tetap tradisional, kedua teknologi proses ini telah meningkatkan reaktor dan katalis pada inti unit secara signifikan, sehingga meningkatkan keekonomian dan keselamatan pengoperasian unit.
Celanese telah mengembangkan proses Vantage unggun tetap baru untuk mengatasi masalah distribusi lapisan katalis yang tidak merata dan konversi satu arah etilen yang rendah dalam reaktor unggun tetap.Reaktor yang digunakan dalam proses ini masih berupa unggun tetap, namun perbaikan signifikan telah dilakukan pada sistem katalis, dan perangkat pemulihan etilen telah ditambahkan dalam gas ekor, mengatasi kekurangan proses unggun tetap tradisional.Hasil produk vinil asetat jauh lebih tinggi dibandingkan perangkat serupa.Proses katalisnya menggunakan platina sebagai komponen aktif utama, silika gel sebagai pembawa katalis, natrium sitrat sebagai zat pereduksi, dan logam pembantu lainnya seperti unsur tanah jarang lantanida seperti praseodymium dan neodymium.Dibandingkan dengan katalis tradisional, selektivitas, aktivitas, dan hasil ruang-waktu katalis ditingkatkan.
BP Amoco telah mengembangkan proses fase gas etilen unggun terfluidisasi, yang juga dikenal sebagai proses Leap Process, dan telah membangun unit fluidized bed berkapasitas 250 kt/a di Hull, Inggris.Menggunakan proses ini untuk memproduksi vinil asetat dapat mengurangi biaya produksi sebesar 30%, dan hasil ruang-waktu katalis (1858-2744 g/(L · h-1)) jauh lebih tinggi dibandingkan dengan proses unggun tetap (700 -1200 g/(L · jam-1)).
Proses LeapProcess untuk pertama kalinya menggunakan reaktor fluidized bed, yang memiliki keunggulan sebagai berikut dibandingkan reaktor fixed bed:
1) Dalam reaktor unggun terfluidisasi, katalis dicampur secara terus menerus dan seragam, sehingga berkontribusi terhadap difusi seragam promotor dan memastikan konsentrasi promotor yang seragam dalam reaktor.
2) Reaktor unggun terfluidisasi dapat secara terus menerus mengganti katalis yang dinonaktifkan dengan katalis baru dalam kondisi operasi.
3) Temperatur reaksi fluidized bed konstan, meminimalkan penonaktifan katalis akibat panas berlebih lokal, sehingga memperpanjang masa pakai katalis.
4) Metode pembuangan panas yang digunakan dalam reaktor fluidized bed menyederhanakan struktur reaktor dan mengurangi volumenya.Dengan kata lain, desain reaktor tunggal dapat digunakan untuk instalasi kimia skala besar, sehingga secara signifikan meningkatkan efisiensi skala perangkat tersebut.